JPH0384976A - エキシマレーザ装置 - Google Patents

エキシマレーザ装置

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JPH0384976A
JPH0384976A JP1220245A JP22024589A JPH0384976A JP H0384976 A JPH0384976 A JP H0384976A JP 1220245 A JP1220245 A JP 1220245A JP 22024589 A JP22024589 A JP 22024589A JP H0384976 A JPH0384976 A JP H0384976A
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JP
Japan
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laser
output
reflective surface
laser beam
optical axis
Prior art date
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Pending
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JP1220245A
Other languages
English (en)
Inventor
Shinichiro Kawamura
信一郎 河村
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Nikon Corp
Original Assignee
Nikon Corp
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/05Construction or shape of optical resonators; Accommodation of active medium therein; Shape of active medium
    • H01S3/08Construction or shape of optical resonators or components thereof
    • H01S3/081Construction or shape of optical resonators or components thereof comprising three or more reflectors

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Lasers (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、例えば、露光装置の露光光源に応用されて好
適な、出力断面におけるレーザ光束密度を平均化させる
機構を備えたエキシマレーザ装置に関する。
[従来の技術] 高解像度な露光装置に搭載される露光光源として期待さ
れて開発改良の進むエキシマレーザ装置では、しばしば
出力断面におけるレーザ光束密度分布のばらつき、すな
わち出力強度の偏在が問題とされる。露光光源としては
一般に、出力口径が十分に大きくかつ出力断面における
光束密度分布が均一であることが要求されるが、例えば
放電型エキシマレーザ装置においては、レーザ光軸およ
び放電と垂直な方向で出力密度が著しく中央に偏ること
が問題とされている。
第4図は、一般的な放電型エキシマレーザ装置の概略な
構造を示す。主放電電極1.2で形成される励起領域を
通してレーザ光軸6方向に対向する出力側ミラー3と全
反射ミラー4とによりレーザ共振器が構成されている。
ここで、ハロゲンガスを含むレーザガス中で主放電電極
1.2の間に十数n5ecの高電圧パルスを印加してパ
ルス放電を発生し、毎回のパルス放電ごとに放電光をレ
ーザ共振器中でレーザ共振させ、その一部が出力側ミラ
ー3からレーザ光軸6の延長方向にレーザ出力光として
取出される。
第5図(b)は、このときのレーザ共振器断面における
レーザ発振光の強度分布を示す。また、第5図(a)は
、第4図(b)におけるXおよびY方向を説明するため
のものである。
第5図(a)で対向する主放電電極1.2の方向をYl
これと直角な方向をXとし、紙面に垂直なレーザ光軸方
向をZとする。このときレーザ発振光の強度分布は第5
図(b)に示されるように、Y方向の幅広い中央部分で
−様な強度Iを有するものの、X方向ではレーザ光軸と
交差する部分できわめて狭い強度Iのピークを形成する
、ガウス分布曲線に似た強度分布を有している。従って
、出力側よラー3から取出されるレーザ出力光もこれを
反映して、Y方向に細長いピークを持つ、X方向に関し
てきわめて不均一な光束密度分布を有するものとなる。
一方、上述したように、いくつかの用途においては、十
分に大きな出力断面を持ちしかも光束密度分布が均一で
あることが要求されるから、例えば露光光源等の用途に
おいては、レーザ出力光の走査機構を設けて各パルス出
力毎のレーザ出力光照射位置を少しずつずらせる、また
はシリンドリカルなレンズを用いてX方向にレーザ出力
光を拡張させる等の照射領域拡大に係る工夫が試みられ
ている。
[発明が解決しようとする課題] 従来の放電型エキシマレーザ装置では、レーザ出力光が
その断面で細長く偏った強度分布となるため、そのまま
露光装置等に応用することは困難である。また、レーザ
出力光のピークをずらせるために設けた走査機構は装置
の光学系を複雑化して組立てや調整の阻害となり、レー
ザ出力光を拡弓長させるために設けたレンズ等はスペッ
クルパターンを発生する専断たな問題を発生させて結局
装置を複雑化することとなった。
本発明はこれらの問題点を鑑みてなされたもので、簡単
な機構によりレーザ出力光の断面における強度分布の偏
りを分散させて、エキシマレーザ装置の実用性を高める
ことを目的とする。
[課題を解決するための手段] 本発明の請求項(1)に係るエキシマレーザ装置は、放
電領域で発生した放電光をレーザ光軸の両端に配置され
た一対のミラー間で共振させてレーザ光軸に沿うレーザ
光束を形成するエキシマレーザ装置において、レーザ光
束を反射してレーザ光軸を折り曲げたものとするように
一方のよラーと放電領域との間に配置した互いに平行な
半透過反射面とその後方の反射面とを備え、半透過反射
面と反射面とにおけるレーザ光束の反射により放電領域
を貫くレーザ光束を平行に分散させるものである。
次に、本発明の請求項(2)に係るエキシマレーザ装置
は、レーザ共振に係る一対のくラーの出力側ミラーから
レーザ出力光軸に沿うレーザ出力光束を取り出すエキシ
マレーザ装置において、レーザ出力光束を反射してレー
ザ出力光軸を折曲げたものとするように出力側よラーの
出射側に配置された互いに平行な出力半透過反射面とそ
の後方の出力反射面とを備え、出力半透過反射面と出力
反射面とにおける出力レーザ光束の反射によりレーザ出
力光束を平行に分散させるものである。
[作用コ 本発明の請求項(1)に係るエキシマレーザ装置におい
てレーザ発振に係る一対のミラーを貫くレーザ光軸は、
平行な半透過反射面と反射面とからなる反射器に斜め入
射して反射されることにより折曲げられる。すなわち、
放電領域を光学的にはさんで対向する一対のミラーから
なるレーザ共振器中に反射器が設けられていて、レーザ
共振に係るレーザ光束は、一対のミラー間を一往復する
過程で必ず1回この反射器C斜めに入射して反射される
とともに、平行に分散されて出力断面におけるその密度
分布を平均化する。反射器に斜め入射したレーザ光束は
、半透過反射面で一部分が反射され、一部分がこれを透
過する。透過したレーザ光束は後方の反射面で反射され
て半透過反射面の裏面に斜め入射するが、これを透過し
たレーザ光束は、先に半透過反射面で反射したレーザ光
束に対し、半透過反射面と反射面との間の距離や入射角
度等に応じた距離だけ平行移動した光路を進行する。ま
た、半透過反射面の裏面で反射されたレーザ光束は、再
度後方の反射面を往復することにより同様な平行移動を
生じる。これらの平行移動によりレーザ共振器中でのレ
ーザ光束の分散が行われて断面における高強度な部分の
面積が拡大するから、レーザ出力光の断面強度分布も平
均化されるのである。
次心、本発明の請求項(2)に係るエキシマレーザ装置
においては、レーザ共振器自体は従来と同様に構成され
ているから、レーザ共振器中のレーザ共振は従来と同様
に行われ、出力側ミラーからも従来と同様なレーザ出力
光がレーザ出力光軸に沿ったレーザ光束として取出され
る。すなわち、レーザ共振器断面におけるレーザ光束分
布は偏在し、出力側ミラーから出射したレーザ出力光は
これを反映した狭い面積の出力強度ピークを有している
。一方、出力半透過反射面と出力反射面とからなる出力
反射器がレーザ共振器の外側に設けられていて、出力側
ミラーから取出されたレーザ出力光束はこの出力反射器
に斜めに入射して反射されるとともに、平行に分散され
て出力断面におけるその密度分布を平均化する。出力反
射器に斜め入射したレーザ光束は、請求項(1)の反射
器の場合と同様な過程を経て平行に分散するから、レー
ザ出力光断面における高強度な部分の面積が拡大して強
度分布も平均化されるのである。
[発明の実施例] 本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図は、本発明の第1実施例に係るエキシマレーザ装
置の概略な構成を示す。この第1本実施例は、レーザ共
振器中に反射器5を設けることによりレーザ共振に係る
レーザ光束の平行分散を行わせるもので、互いに直交す
る3木の軸をX軸、Y軸、Z軸とした場合に、X軸に平
行にかっZ軸をはさんで対向配置した一対の主成電電8
i1.2と、Z軸の一方の端定垂直に配置した出力側ミ
ラー3と、その反射面に立てた法線7とZ軸とのなす平
面がX軸とZ軸とのなす平面内にあるとともに法線7と
2軸とのなす角度が90度以下となるようにZ軸の他方
の端に配置した反射器5と、Z軸上を進むレーザ光の反
射器5による反射光の光軸6bに対して垂直に配置した
全反射ミラー4とからなり、反射器5は互いに平行な出
力側ミラー3に近い側の第1反射面と遠い側の第2反射
面とを持つとともに第1反射面の反射率が第2反射面の
反射率よりも小さいことを特徴とするエキシマレーザ装
置である。
第1実施例において、レーザ共振器を形成する主放電電
極1.2と出力側ミラー3と全反射ミラー4とは、第4
図の従来例のものと同じ構成と機能とを有するが、全反
射ミラー4は、反射器5を介して光学的に出力側ミラー
3と対向する構成である。また、反射器5は、1枚の合
成石英板の両面に金属と誘電体の積層薄膜を形成して上
述の反射率を与えたものである。
第1実施例のエキシマレーザ装置においても主放電電極
1.2の間では、Y方向でこそ比較的広い幅で均一なレ
ーザ増幅を示すものの、X方向では著しく中央に偏った
狭い部分で強いレーザ増幅が行われ、その外側では増幅
度が急減する。しかし、中央部分で強いレーザ増幅が行
われたレーザ光束は、反射器5で反射するたびにX方向
に平行に分散するのでレーザ共振器断面における光束密
度分布の偏りが緩和され、出力側ミラー3から取出され
るレーザ出力光断面の強度分布もより好ましいものとな
る。
第2図は、第1実施例の反射器5におけるレーザ光束の
分散を説明するためのものである。ここで、反射器5は
、第1反射面5aと第2反射面5bとを有し、第1反射
面5aを透過したレーザ光束は、第1反射面5aの裏面
と第2反射面5bとの間で反射を繰返しながら各矢印の
方向に分散される。
第1実施例において、反射器5の法M7とZ@とがつく
る角度は、45度付近が実装上好ましいが、第1反射面
5aと第2反射面5bそれぞれの反射率や要求されるレ
ーザ出力光の分散幅に応じて選択する必要がある。また
、反射器5は反射面を形成した1枚の合成石英板とした
が、平行な反射面を有する2枚以上の適当な透明板で構
成しても良い。さらに、反射器5は、出力側ミラー3と
主放電電極1.2との間に配置して、ここでレーザ光軸
6a、6bを折曲げる構成としても同様なレーザ光束の
分散が行われる。
第3図は、第1実施例のエキシマレーザ装置のレーザ共
振器断面におけるレーザ発振光の強度分布を示す。反射
器5によりレーザ光束はX方向に分散されるので、従来
同様なY方向の強度分布を保ったまま、X方向における
ピーク幅が拡大されている。
次に、レーザ共振器の外側に第1実施例と同様な反用器
を設けた第2実施例を説明する。第2実施例は、出力側
ミラーから取出されたレーザ出力光束を反射器により反
射するとともに平行に分散させてレーザ出力断面におけ
る出力のピーク幅を拡大させるもので、互いに直交する
3木の軸をX軸、Y軸、Z軸として、X軸に平行にかっ
Z軸をはさんで対向配置した一対の主放電電極と、Z軸
の一方の端に垂直に配置した出力側くラーと、z軸の他
方の端に垂直に配置した全反射ミラーと、その反射面に
立てた法線とZ軸とのなす平面がX軸とZ@どのなす平
面内にあるとともにこの法線とZ軸とのなす角度が90
度以下となるように出力側ミラーの外に配置された反射
器とからなり、反射器は互いに平行な出力側ミラーに近
い側の第1反射面と遠い側の第2反射面とを持つととも
に′s1反射面の反射率が第2反射面の反射率よりも小
さいことを特徴とするエキシマレーザ装置である。
第2実施例では反射器に入射するレーザ光は一方通行と
なるので、レーザ共振とともにこれが両側通行となる第
1実施例の場合のような左右対象な(主放電電極対向方
向を対象軸とする)レーザ光束の分散は行われない。し
かし、第1反射面と第2反射面それぞれの反射率および
反射器の設置角度(反射器の法線とZ軸とのなす角度)
を選択して第1実施例と同様に、必要な幅の強度のピー
クを持ったレーザ出力光を得られる。
[発明の効果] 本発明の請求項(1)に係るエキシマレーザ装置では、
レーザ発振に係るレーザ光束を平行に分散させてレーザ
共振器断面におけるレーザ光束密度分布の偏りを緩和す
る。これにより、レーザ出力光の断面強度分布も平均化
される。
次に、本発明の請求項(2)に係るエキシマレーザ装置
では、レーザ共振器から取出されたレーザ光束を平行に
分散させてレーザ出力光断面(おけるレーザ光束密度分
布の偏りを緩和してレーザ出力光の断面強度分布を平均
化する。
すなわち、本発明のエキシマレーザ装置では従来の構成
部品の多くをそのまま共用して、従来よりも強度のピー
ク幅の広いレーザ出力光が得られる。従って、従来必要
とされた走査機構等の照射領域拡大に係る機構が不要、
または大幅に簡略化することが可能となる。また、レー
ザ光束の分散に係る2重の反射面は、信頼性の高いもの
が比較的容易に製作または入手でき、実装も比較的容易
であるからエキシマレーザ装置を含むシステム全体の構
造が簡略化される。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の第1実施例に係るエキシマレーザ装
置の概略な構成を示す模式図である。 第2図は、本発明の第1実施例の反射器5におけるレー
ザ光束の分散を説明するための模式図である。 第3図は、本発明の第1実施例のエキシマレーザ装置の
レーザ共振器断面におけるレーザ光束密度分布を示す線
図である。 第4図は、従来例のエキシマレーザ装置の概略な構成を
示す模式図である。 第5図(a)は、従来例のエキシマレーザ装置における
空間座標の配置を説明するための模式図であり、第5図
(b)は、従来例のエキシマレーザ装置のレーザ共振器
断面におけるレーザ光束密度分布を示す線図である。 [主要部分の符号の説明コ 1.2・・・主放電電極  3・・・出力側ミラー4・
・・全反射ミラー   5・・・反射器6a、6b・・
・レーザ光軸

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)放電領域で発生した放電光をレーザ光軸の両端に
    配置された一対のミラー間で共振させて、前記レーザ光
    軸に沿うレーザ光束を形成するエキシマレーザ装置にお
    いて、 前記レーザ光束を反射して前記レーザ光軸を折り曲げた
    ものとするように、一方の前記ミラーと前記放電領域と
    の間に配置された、互いに平行な半透過反射面とその後
    方の反射面とを備え、前記半透過反射面と前記反射面と
    における前記レーザ光束の反射により、放電領域を貫く
    前記レーザ光束を平行に分散させることを特徴とするエ
    キシマレーザ装置。
  2. (2)レーザ共振に係る一対のミラーの出力側ミラーか
    らレーザ出力光軸に沿うレーザ出力光束を取出すエキシ
    マレーザ装置において、 前記レーザ出力光束を反射して前記レーザ出力光軸を折
    曲げたものとするように、前記出力側ミラーの出射側に
    配置された、互いに平行な出力半透過反射面とその後方
    の出力反射面とを備え、前記出力半透過反射面と前記出
    力反射面とにおける前記出力レーザ光束の反射により、
    前記レーザ出力光束を平行に分散させることを特徴とす
    るエキシマレーザ装置。
JP1220245A 1989-08-29 1989-08-29 エキシマレーザ装置 Pending JPH0384976A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996020520A1 (de) * 1994-12-24 1996-07-04 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Laserresonator
WO1996034440A1 (de) * 1995-04-26 1996-10-31 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Anordnung und verfahren zur formung und führung eines strahlungsfelds eines oder mehrerer gaslaser(s)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996020520A1 (de) * 1994-12-24 1996-07-04 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Laserresonator
WO1996034440A1 (de) * 1995-04-26 1996-10-31 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Anordnung und verfahren zur formung und führung eines strahlungsfelds eines oder mehrerer gaslaser(s)

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